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第二章 逻辑门 13
之间的任意数值上。
三态输出门的构成是在普通逻辑门电路的基础上增加一些专门的控制电路，以及一个新的控制输入端——三态使能端，即EN（Enable）端，通过1/0逻辑电平来控制。图2-27给出了三态与非门的逻辑符号。图2-27（a）为高电平有效的三态门，其真值表如表2-8所示。当EN = 1时，三态门工作，实现正常“与非”功能；当EN = 0时，三态门禁止，呈现高阻态。图2-27（b）则正好相反，为低电平有效的三态门，当EN = 0时，三态门工作；当EN = 1时，三态门禁止；图2-27（b）在控制端上加了一个小圆圈，表示低电平有效。
(a) 控制端高电平有效 (b) 控制端低电平有效
图2-27 三态门的逻辑符号
表2-8 三态门的真值表
使能端 EN 0 1 1 1 1
A x 0 0 1 1 数 据 B x 0 1 0 1 输出端 F 高阻 1 1 1 0
当三态门输出端处于高阻状态时，该门电路表面上仍与整个电路系统相连接，但实际上对整个系统的逻辑功能和电气特性均不发生任何影响，如同没把它接入系统一样。三态门是数字系统在采用总线结构时对接口电路提出的要求。因此，三态门在总线接口中得到了广泛的应用。如图2-28所示，三态门用来实现多路数据在总线上的分时传送。为实现这一功能，只要控制各个门的EN输入端，轮流定时地使各个EN端为1，并且在任何时刻只有一个EN端为1，这样就可以把各个门的输出信号轮流传送到总线上。
必须保证在任何时刻只有一个三态门被选通，即只有一个门向总线传送数据；否则，会造成总线上的数据混乱，并且损坏处于导通状态的输出管。传送到总线上的数据可以同时被多个负载门接收，也可以在控制信号作用下，让指定的负载门接收。
利用三态门还可以实现数据的双向传输，如图2-29所示，其中门G1和门G2为三态反相器，门G1低电平有效，门G2高电平有效。当三态使能端EN = 0时，门G1选通，门G2禁止，数据从A传到B；当三态使能端EN = 1时，门G2选通，门G1禁止，数据从B传到A。
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图2-28 三态门用于总线传输 图2-29 用三态门实现数据双向传输
2.3.2 集电极开路逻辑门
集电极开路门，简称OC门。其特点是门电路内部输出三极管的集电极开路。在使用时，必须外接“上拉电阻RP”使得该输出端与直流电源相连。多个OC门输出端相连时，可以共用一个上拉电阻RP。
图2-30显示了一个OC与非门的开关级电路结构，其逻辑符号如图2-31所示。只有当A和B都为1时，输出才为0；否则，F点与逻辑门脱离了连接，上拉电阻将它拉至逻辑1。下面介绍OC门的几个主要应用。
1． 实现线与功能
图2-30 OC与非门的开关级描述
图2-31 OC与非门的逻辑符号
两个OC门输出端并联的电路如图2-32所示，其并联后实现的逻辑功能如表2-9所示。显然，F与F1 、F2之间为“与”逻辑关系，即
第二章 逻辑门 15
F?F1?F2
由于这种“与”逻辑是两个OC门的输出线直接相连实现的，故称作“线与”。图2-32实现的逻辑表达式为：
F?F1?F2?AB?CD
图2-32 OC与非门构成的线与逻辑电路
虽然利用集电极开路门可以使门的输出端并联起来，获得附加的逻辑功能。但是，由于负载电阻R受许多因素限制，其值不能取得很小，限制了它的开关速率。一般来说，OC门和TS门都可以允许输出端直接并接在一起，用来实现多路信号在总线上的分时传送。但是三态门在使用时不需要再另外加接电阻，所以更经济一些。在现代逻辑设计中，三态门几乎已经完全取代了OC门。
表2-9 OC与非门输出端并联后的逻辑功能表
F1 0 0 1 1 F2 0 1 0 1 F 0 0 0 1
例2-10写出图2-33中OC门线与的输出表达式Y。 解：输出表达式是：Y = ABCDEFGH
可以看出，四个2输入OC与门的线与结果连接构成了一个8输入的与门。 2． 实现电平转换
当线与的OC门F1 、F2的输出级都截止时，F输出高电平，这个高电平就等于电源的电压Vcc，这个Vcc的电平值可以不同于门电路本身的电源，所以只要根据要求选择Vcc就可以得到所需要的高电平值。在数字系统中，在系统的接口部分（与外部设备相连接的地
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方）常需要转换电平，常用逻辑门来完成电平的转换。如图2-34所示把上拉电阻接到Vcc=10V的电源上，这样在OC门输入普通的TTL电平，而输出高电平就可以变为10V。因而输出可适应于需要较高电平的器件，如荧光数码管、MOS译码器等。
3． 用做驱动器
可用它来驱动发光二极管、指示灯、继电器和脉冲变压器等。图2-35是用来驱动发光二极管的电路。当OC门输出低电平时，发光二极管导通发光；当OC门输出高电平时，发光二极管截止。
图2-34 实现电平转换
图2-33 例题2-10
表2-10 例2－11
A 0 0 1 1 C 0 1 0 1 F1 0 高阻 1 高阻 F2 高阻 1 高阻 0
图2-35 驱动发光二极管
例题2-11 写出表2-10所示门电路的输出逻辑表达式，列出真值表，并说明逻辑功能。 解： 当C=0时，F1=A；当C=1时，F 1输出高阻状态。因此它是一个使能端低电平有效的三态缓冲器门，C为使能端。如图例2-36（a）所示。
当C=1时，F 2=A；当C=0时，F 2输出高阻状态。因此它是一个使能端高电平有效的三态非门，C为使能端。如图例2-36（b）所示。